Qu'est-ce que le calcul de l'alcalinité de l'eau et du pH. Détermination de l'alcalinité de l'eau par la méthode titrimétrique Comment calculer la formule d'alcalinité de l'eau

L'eau est le principal élément vital, sans lequel le fonctionnement sain non seulement du corps humain, mais aussi de tous les êtres vivants de la planète est impossible. Cependant, il arrive souvent que l’eau qui entre dans les habitations ou dans les entreprises industrielles soit tellement obstruée et impropre à la consommation et à l’utilisation qu’il faut la tester de toute urgence pour plusieurs indicateurs de base et la purifier de toute urgence. Afin de purifier correctement et efficacement l'eau à usage domestique, vous devez d'abord comprendre en quoi elle consiste, connaître la définition GOST de l'alcalinité de l'eau et quelles réactions pathogènes et processus chimiques la pollution peut provoquer lorsqu'elle pénètre dans le corps.

Afin de comprendre l'importance de vérifier en temps opportun l'adéquation des liquides et de déterminer l'alcalinité de l'eau, vous devez également comprendre à quel point les liquides sont importants et nécessaires pour le corps humain. Une personne peut ne pas remarquer l'importance de cet élément et sa nécessité et le prendre pour acquis. Cependant, de nombreuses réactions et fonctions dépendent du fluide présent dans le corps humain. Un corps fort et sain est le résultat d’une alimentation saine et d’eau saine. Par conséquent, la durée et la qualité de vie de chaque personne dépendent directement de la pureté et de la qualité de la composition du liquide. L'eau que nous utilisons quotidiennement comme nourriture ou sous sa forme pure peut contenir un grand nombre de substances et microéléments pathogènes, bactéries et virus qui, à des concentrations élevées, peuvent provoquer l'apparition de maladies secondaires, d'infections, de cancers et d'épidémies.

Il est important de se rappeler qu'il est impossible de renoncer à l'eau, car le corps humain est principalement constitué de liquides dont les réserves doivent être constamment reconstituées. Il est donc impossible d’éviter le problème de la pollution et de l’épuration de l’eau. Les organisations internationales s'efforcent constamment de trouver les moyens les plus efficaces et les plus efficients pour déterminer l'alcalinité de l'eau, tester et purifier les liquides, afin que chacun puisse être sûr de consommer un produit filtré de la plus haute qualité sans présence de sous-produits. bactéries et métaux lourds.

Afin de comprendre pourquoi vous devez purifier et tester l'alcalinité, vous devez d'abord comprendre quelles propriétés et critères de base de l'eau sont considérés comme vitaux pour le fonctionnement et la santé humaine. Actuellement, il existe plusieurs organismes de normalisation qui peuvent déterminer la qualité de l'eau et les normes de contamination :

règles à caractère sanitaire établies par la communauté scientifique des microbiologistes et chimistes de la Fédération de Russie (alcalinité de l'eau GOST, SanPiN de la Fédération de Russie);
les normes de qualité de l'eau et les normes pour son épuration, qui sont réglementées par les organisations internationales environnementales et sanitaires (OMS) ;
normes et cadres pour une purification saine et une composition de l'eau, qui ont été convenus par les communautés scientifiques et les organisations des pays de l'Union européenne.

Toutes les autorités ci-dessus dictent des règles et des normes uniques en matière d'acidité, déterminant l'alcalinité totale de l'eau qu'une personne utilise à des fins domestiques ou industrielles. Selon de nombreuses années de recherche et d'expériences scientifiques, l'alcalinité maximale admissible de l'eau potable est considérée comme un pH compris entre 7 et 7,5 mmol/l. Il ne faut cependant pas dépasser 7 mmol par litre. Les minéraux et les sels dérivés dans l’eau ne doivent pas être présents à une concentration supérieure à 1 g par litre. La même quantité d’eau peut contenir des sous-produits chimiques, des impuretés biologiques et physiques, des métaux et des sels. Cependant, il convient de noter que toutes les organisations et réglementations internationales nient complètement la présence réglementée de bactéries ou de virus pathogènes dans l'eau potable, car leur présence peut provoquer des épidémies et des infections massives de personnes atteintes de divers types d'infections et de maladies.

Qu'est-ce que l'alcalinité de l'eau et pourquoi est-elle nécessaire ?

L'alcalinité normale de l'eau potable ou, en d'autres termes, l'acidité de l'eau, est un concept particulier qui reflète la présence d'ions hydrogène actif dans l'eau, sans lesquels de nombreuses réactions chimiques et biologiques sont impossibles. Il est important de noter que pour la première fois, le concept d'alcalinité de l'eau en tant qu'unité de mesure n'a été dérivé et formalisé en un indicateur unique qu'en 1909 par un scientifique danois. Ensuite, le symbole pH a été introduit pour déterminer l’acidité de l’eau. Qu’est-ce qui affecte l’alcalinité de l’eau ? Les impuretés d'hydrogène dans les liquides peuvent être trouvées presque partout ; les alcalis sont également présents dans le corps humain, ce qui confirme l'importance de ce concept chimique et de sa découverte. Au début du XXe siècle, de nombreuses études chimiques et microbiologiques ont été réalisées, prouvant la présence d'une concentration active d'ions hydrogène dans les tissus et fluides humains. Il s'ensuit que le fonctionnement harmonieux et sain du corps humain et de tous ses systèmes dépend directement du bon niveau d'alcalinité de l'eau.

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L'alcalinité de l'eau potable est un indicateur réglementé et strictement contrôlé, dont le cadre est établi et contrôlé par chaque pays. Un dispositif permettant de déterminer l'acidité et l'alcalinité de l'eau signale que l'acidité de l'eau potable peut différer de l'acidité réglementée de l'eau à des fins industrielles. Selon le type de production et le but d'utiliser le liquide, de nombreuses entreprises disposent de tampons spéciaux qui maintiennent de manière stable un niveau constant de concentration en ions hydrogène nécessaire aux réactions chimiques ou biologiques.

L'eau potable, selon le cadre international réglementé, doit contenir de l'hydrogène dans une concentration ne dépassant pas 9 unités. Le dépassement de cette norme est considéré comme dangereux pour la santé humaine, car en raison de la sursaturation des tissus corporels en hydrogène, des réactions chimiques irréversibles se produisent dans les liquides, entraînant des déformations biologiques et le développement de pathologies.

Comment déterminer un niveau d’alcalinité satisfaisant ?

Étant donné que la majeure partie des tissus et organes humains est constituée d'eau et de substances liquides, la consommation de substances liquides est un rituel nécessaire, sans lequel il est impossible de vivre un seul jour. Pour cette raison, il est très important de surveiller en permanence la composition et la qualité de l’eau consommée quotidiennement. Les moindres défaillances et écarts par rapport au cadre réglementé peuvent avoir un effet néfaste sur l'organisme et son fonctionnement, et provoquer l'apparition de nombreuses affections dangereuses, voire incurables.

Comment déterminer l'alcalinité de l'eau à la maison ? L'eau avec un indice alcalin ne dépassant pas 7,5-8,5 est considérée comme la plus appropriée et la plus bénéfique pour la consommation humaine quotidienne. Cette norme est appelée acidité faible et signale une teneur neutre en ions hydrogène actif, dont la quantité satisfait tous les besoins et fonctions vitaux de l'organisme. Alcalinité - comment augmenter l'alcalinité de l'eau ? L'eau est purifiée de l'excès d'acidité à l'aide d'unités de filtrage spéciales ou à l'aide d'additifs chimiques. Si une personne n'a pas la possibilité de purifier régulièrement l'eau, d'utiliser une méthode pour déterminer l'alcalinité de l'eau de chaudière et surveiller sa qualité, il vaut la peine d'acheter de l'eau déjà purifiée dans des récipients vendus dans les supermarchés.

L'alcalinité correcte de l'eau peut affecter les facteurs suivants :

Processus d'échange. La technique de détermination de l'alcalinité de l'eau, dont nous avons fourni la vidéo ci-dessus, suggère que la stabilisation de la concentration d'ions hydrogène dans l'eau conduit à l'établissement de processus métaboliques dans le corps humain et à la restauration de la flore bactérienne du tractus gastro-intestinal.
Activité mentale. L'alcalinomètre de l'eau a permis d'établir qu'en raison de l'apport normal d'alcalinité, le cerveau humain fonctionne correctement, car il reçoit une quantité suffisante d'oxygène et de nutriments.
Immunité. Grâce à l'apport de la quantité correcte d'alcali dans l'organisme, le système immunitaire est stabilisé et le fonctionnement de la glande endocrine est amélioré.

L’activité, le bien-être et la bonne humeur d’une personne au quotidien dépendent de la qualité et de la pureté de l’eau.

La turbidité est un indicateur de la qualité de l'eau, causée par la présence dans l'eau de substances non dissoutes et colloïdales d'origine inorganique et organique. La turbidité des eaux de surface est causée par le limon, l'acide silicique, les hydroxydes de fer et d'aluminium, les colloïdes organiques, les micro-organismes et le plancton. Dans les eaux souterraines, la turbidité est principalement causée par la présence de minéraux non dissous, et lorsque les eaux usées pénètrent dans le sol, elle est également causée par la présence de substances organiques. En Russie, la turbidité est déterminée photométriquement en comparant des échantillons d'eau d'essai avec des suspensions standard. Le résultat de la mesure est exprimé en mg/dm3 lors de l'utilisation d'une suspension étalon de base de kaolin ou en TU/dm3 (unités de turbidité par dm3) lors de l'utilisation d'une suspension étalon de base de formazine. La dernière unité de mesure est également appelée Formazine Turbidity Unit (FTU) ou en terminologie occidentale FTU (Formazine Turbidity Unit). 1FTU=1EMF=1EM/dm3. Récemment, la méthode photométrique de mesure de la turbidité à l'aide de la formazine s'est imposée comme la méthode principale dans le monde, comme en témoigne la norme ISO 7027 (Qualité de l'eau - Détermination de la turbidité). Selon cette norme, l'unité de mesure de la turbidité est le FNU (Formazine Nephelometric Unit). L'Agence américaine de protection de l'environnement (US EPA) et l'Organisation mondiale de la santé (OMS) utilisent l'unité de turbidité néphélométrique (NTU). La relation entre les unités de base de turbidité est la suivante : 1 FTU=1 FNU=1 NTU.

L'OMS ne normalise pas la turbidité en fonction des effets sur la santé, mais du point de vue de l'apparence, elle recommande que la turbidité ne dépasse pas 5 NTU (unité de turbidité néphélométrique) et, à des fins de désinfection, pas plus de 1 NTU.

Une mesure de transparence est la hauteur de la colonne d'eau à laquelle on peut observer une plaque blanche d'une certaine taille descendue dans l'eau (disque Secchi) ou distinguer une police d'une certaine taille et d'un certain type sur du papier blanc (police Snellen). Les résultats sont exprimés en centimètres.

Caractéristiques de l'eau par transparence (turbidité)

Chroma

La couleur est un indicateur de la qualité de l’eau, principalement en raison de la présence d’acides humiques et sulfiques, ainsi que de composés de fer (Fe3+) dans l’eau. La quantité de ces substances dépend des conditions géologiques des aquifères ainsi que du nombre et de la taille des tourbières du bassin du fleuve étudié. Ainsi, les eaux de surface des rivières et des lacs situés dans les zones de tourbières et de forêts marécageuses ont la couleur la plus élevée et la couleur la plus basse dans les steppes et les zones steppiques. En hiver, la teneur en substances organiques dans les eaux naturelles est minime, tandis qu'au printemps, pendant la période de crues et d'inondations, ainsi qu'en été pendant la période de développement massif des algues - la floraison des eaux - elle augmente. En règle générale, les eaux souterraines sont moins colorées que les eaux de surface. Ainsi, une couleur élevée est un signe alarmant indiquant un problème dans l’eau. Dans ce cas, il est très important de rechercher la cause de la couleur, car les méthodes d'élimination, par exemple, du fer et des composés organiques sont différentes. La présence de matière organique détériore non seulement les propriétés organoleptiques de l'eau et entraîne l'apparition d'odeurs étrangères, mais provoque également une forte diminution de la concentration d'oxygène dissous dans l'eau, ce qui peut être critique pour un certain nombre de processus de traitement de l'eau. Certains composés organiques, en principe inoffensifs, lorsqu'ils entrent dans des réactions chimiques (par exemple avec le chlore), sont capables de former des composés très nocifs et dangereux pour la santé humaine.

La couleur est mesurée en degrés sur l'échelle platine-cobalt et va des unités aux milliers de degrés - Tableau 2.

Caractéristiques des eaux par couleur

Goûter et gifler

Le goût de l'eau est déterminé par les substances d'origine organique et inorganique qui y sont dissoutes et varie en caractère et en intensité. Il existe quatre principaux types de goûts : salé, aigre, sucré, amer. Tous les autres types de sensations gustatives sont appelés goûts (alcalins, métalliques, astringents, etc.). L'intensité du goût et de l'arrière-goût est déterminée à 20 °C et évaluée à l'aide d'un système en cinq points, selon GOST 3351-74*.

Les caractéristiques qualitatives des nuances de sensations gustatives - le goût - sont exprimées de manière descriptive : chlorée, poissonneuse, amère, etc. Le goût salé le plus courant de l'eau est le plus souvent causé par le chlorure de sodium dissous dans l'eau, amer par le sulfate de magnésium, aigre par un excès de dioxyde de carbone libre, etc. Le seuil de perception gustative des solutions salées est caractérisé par les concentrations suivantes (dans l'eau distillée), mg/l : NaCl – 165 ; CaCl2 – 470 ; MgCl2 – 135 ; MnCl2 – 1,8 ; FeCl2 – 0,35 ; MgSO4 – 250 ; CaSO4 – 70 ; MnSO4 – 15,7 ; FeSO4 – 1,6 ; NaHCO3 – 450.

Selon la force de leur effet sur les organes du goût, les ions de certains métaux sont classés dans les rangées suivantes :

Cations O : NH4+ > Na+ > K+ ; Fe2+ > Mn2+ > Mg2+ > Ca2+ ;

Anions O : OH->NO3->Cl->HCO3->SO42-.

Caractéristiques des eaux par intensité gustative

Intensité du goût et de l'arrière-goût	La nature de l'apparence du goût et de l'arrière-goût	Cote d'intensité, point
	Le goût et l'arrière-goût ne sont pas ressentis
Très faible	Le goût et l'arrière-goût ne sont pas perçus par le consommateur, mais sont détectés lors de tests en laboratoire.
	Le goût et l'arrière-goût sont remarqués par le consommateur s'il y prête attention
Perceptible	Le goût et l'arrière-goût sont facilement perceptibles et provoquent la désapprobation de l'eau
Distinct	Le goût et l'arrière-goût attirent l'attention et vous incitent à ne pas boire
Très fort	Le goût et l’arrière-goût sont si forts qu’ils rendent l’eau impropre à la consommation.

Odeur

L'odeur est un indicateur de la qualité de l'eau, déterminé par la méthode organoleptique utilisant l'odorat basé sur l'échelle de force de l'odeur. L'odeur de l'eau est influencée par la composition des substances dissoutes, la température, le pH et un certain nombre d'autres facteurs. L'intensité de l'odeur de l'eau est déterminée par des experts à 20°C et 60°C et mesurée en points, selon les exigences.

Le groupe d'odeur doit également être indiqué selon la classification suivante :

Selon leur nature, les odeurs sont divisées en deux groupes :

origine naturelle (organismes vivant et mourant dans l'eau, débris végétaux en décomposition, etc.)
origine artificielle (impuretés des eaux usées industrielles et agricoles).

Les odeurs du deuxième groupe (origine artificielle) sont nommées par les substances qui déterminent l'odeur : chlore, essence, etc.

Parfums naturels

Désignation de l'odeur	Caractère de l'odeur	Type approximatif d'odeur
	Aromatique	Concombre, floral
	Bolotny	Boueux, boueux
	Putréfié	Fécaux, déchets
	Boisé	Odeur de copeaux de bois mouillés, d'écorce ligneuse
	Terreux	Pourri, odeur de terre fraîchement labourée, argileuse
	moisi	Moisi, stagnant
		Odeur d'huile de poisson, de poisson
	Sulfure d'hydrogène	Odeur d'œuf pourri
	Herbeux	L'odeur de l'herbe coupée et du foin
	Incertain	Odeurs d'origine naturelle qui ne rentrent pas dans les définitions précédentes

L'intensité de l'odeur selon GOST 3351-74* est évaluée sur une échelle en six points - voir page suivante.

Caractéristiques de l'eau par intensité de l'odeur

Intensité de l'odeur	Caractère de l'odeur	Cote d'intensité, point
	L'odeur ne se fait pas sentir
Très faible	L'odeur n'est pas perçue par le consommateur, mais est détectée lors de tests en laboratoire
	L'odeur est remarquée par le consommateur si vous attirez son attention sur elle
Perceptible	L'odeur est facilement perceptible et provoque la désapprobation de l'eau
Distinct	L'odeur attire l'attention et vous empêche de boire
Très fort	L’odeur est si forte qu’elle rend l’eau impropre à la consommation.

Valeur d'hydrogène (pH)

Indice d'hydrogène (pH) - caractérise la concentration d'ions hydrogène libres dans l'eau et exprime le degré d'acidité ou d'alcalinité de l'eau (le rapport des ions H+ et OH- dans l'eau formés lors de la dissociation de l'eau) et est déterminé quantitativement par la concentration d'ions hydrogène pH = - Ig

Si l'eau a une teneur réduite en ions hydrogène libres (pH>7) par rapport aux ions OH-, alors l'eau aura une réaction alcaline, et avec une teneur accrue en ions H+ (pH<7)- кислую. В идеально чистой дистиллированной воде эти ионы будут уравновешивать друг друга. В таких случаях вода нейтральна и рН=7. При растворении в воде различных химических веществ этот баланс может быть нарушен, что приводит к изменению уровня рН.

La détermination du pH s'effectue par une méthode colorimétrique ou électrométrique. L'eau avec une réaction à faible pH est corrosive, tandis que l'eau avec une réaction à pH élevé a tendance à mousser.

Selon le niveau de pH, l'eau peut être divisée en plusieurs groupes :

Caractéristiques de l'eau par pH

Le contrôle du niveau de pH est particulièrement important à toutes les étapes du traitement de l'eau, car son « changement » dans un sens ou dans l'autre peut non seulement affecter de manière significative l'odeur, le goût et l'apparence de l'eau, mais également affecter l'efficacité des mesures de traitement de l'eau. La valeur optimale du pH requise varie selon les différents systèmes de traitement de l'eau en fonction de la composition de l'eau, de la nature des matériaux utilisés dans le système de distribution et des méthodes de traitement de l'eau utilisées.

En règle générale, le niveau de pH se situe dans la plage dans laquelle il n’affecte pas directement la qualité de l’eau pour le consommateur. Ainsi, dans les eaux fluviales, le pH est généralement compris entre 6,5 et 8,5, dans les précipitations entre 4,6 et 6,1, dans les marécages entre 5,5 et 6,0 et dans les eaux marines entre 7,9 et 8,3. Par conséquent, l’OMS ne propose aucune valeur médicalement recommandée pour le pH. Dans le même temps, on sait qu'à faible pH, l'eau est très corrosive et qu'à des niveaux élevés (pH>11), l'eau acquiert un caractère savonneux, une odeur désagréable et peut provoquer une irritation des yeux et de la peau. C'est pourquoi le niveau de pH optimal pour l'eau potable et l'eau domestique est considéré comme compris entre 6 et 9.

Acidité

L'acidité est la teneur en substances dans l'eau qui peuvent réagir avec les ions hydroxyde (OH-). L'acidité de l'eau est déterminée par la quantité équivalente d'hydroxyde nécessaire à la réaction.

Dans les eaux naturelles ordinaires, l'acidité ne dépend dans la plupart des cas que de la teneur en dioxyde de carbone libre. La partie naturelle de l'acidité est également créée par les acides humiques et autres acides organiques faibles et les cations de bases faibles (ions ammonium, fer, aluminium, bases organiques). Dans ces cas, le pH de l’eau ne descend pas en dessous de 4,5.

Les plans d'eau pollués peuvent contenir de grandes quantités d'acides forts ou de leurs sels en raison du rejet d'eaux usées industrielles. Dans ces cas, le pH peut être inférieur à 4,5. Partie de l'acidité totale qui réduit le pH à des valeurs< 4.5, называется свободной.

Rigidité

La dureté générale (totale) est une propriété causée par la présence de substances dissoutes dans l'eau, principalement des sels de calcium (Ca2+) et de magnésium (Mg2+), ainsi que d'autres cations qui apparaissent en quantités beaucoup plus faibles, comme les ions : fer, aluminium, manganèse (Mn2+) et métaux lourds (strontium Sr2+, baryum Ba2+).

Mais la teneur totale en ions calcium et magnésium dans les eaux naturelles est incomparablement supérieure à la teneur de tous les autres ions répertoriés - et même à leur somme. Par conséquent, la dureté est comprise comme la somme des quantités d'ions calcium et magnésium - la dureté totale, qui comprend les valeurs de dureté carbonatée (temporaire, éliminée par ébullition) et non carbonatée (permanente). Le premier est provoqué par la présence de bicarbonates de calcium et de magnésium dans l'eau, le second par la présence de sulfates, chlorures, silicates, nitrates et phosphates de ces métaux.

En Russie, la dureté de l’eau est exprimée en mEq/dm3 ou mol/l.

Dureté carbonatée (temporaire) – causée par la présence de bicarbonates, de carbonates et d'hydrocarbures de calcium et de magnésium dissous dans l'eau. Lors du chauffage, les bicarbonates de calcium et de magnésium précipitent partiellement en solution à la suite de réactions d'hydrolyse réversibles.

Dureté non carbonée (constante) - causée par la présence de chlorures, sulfates et silicates de calcium dissous dans l'eau (ils ne se dissolvent pas et ne se déposent pas dans la solution lorsque l'eau est chauffée).

Caractéristiques de l'eau par valeur de dureté totale

Groupe d'eau	Unité de mesure, mmol/l
Très doux

Dureté moyenne

Tres difficile

Alcalinité

L'alcalinité de l'eau est la concentration totale d'anions d'acides faibles et d'ions hydroxyles contenus dans l'eau (exprimée en mmol/l), qui réagissent lors d'essais en laboratoire avec les acides chlorhydrique ou sulfurique pour former des sels de chlorure ou de sulfate de métaux alcalins et alcalino-terreux.

On distingue les formes suivantes d'alcalinité de l'eau : bicarbonate (hydrocarbonate), carbonate, hydrate, phosphate, silicate, humate - en fonction des anions d'acides faibles qui déterminent l'alcalinité. Alcalinité des eaux naturelles, dont le pH est généralement< 8,35, зависит от присутствия в воде бикарбонатов, карбонатов, иногда и гуматов. Щелочность других форм появляется в процессах обработки воды. Так как в природных водах почти всегда щелочность определяется бикарбонатами, то для таких вод общую щелочность принимают равной карбонатной жесткости.

Fer, manganèse

Fer, manganèse - dans l'eau naturelle, ils apparaissent principalement sous forme d'hydrocarbures, de sulfates, de chlorures, de composés humiques et parfois de phosphates. La présence d'ions fer et manganèse est très nocive pour la plupart des processus technologiques, notamment dans les industries de la pâte à papier et du textile, et détériore également les propriétés organoleptiques de l'eau.

De plus, la teneur en fer et en manganèse de l'eau peut provoquer le développement de bactéries du manganèse et de bactéries du fer dont les colonies peuvent provoquer le colmatage des réseaux d'adduction d'eau.

Chlorures

Chlorures – La présence de chlorures dans l’eau peut être causée par la lixiviation de dépôts de chlorure, ou ils peuvent apparaître dans l’eau en raison de la présence d’effluents. Le plus souvent, les chlorures présents dans les eaux de surface apparaissent sous forme de NaCl, CaCl2 et MgCl2, et toujours sous forme de composés dissous.

Composés azotés

Les composés azotés (ammoniac, nitrites, nitrates) proviennent principalement de composés protéiques qui pénètrent dans l'eau avec les eaux usées. L'ammoniac présent dans l'eau peut être organique ou inorganique. Dans le cas d'origine organique, une oxydation accrue est observée.

Les nitrites proviennent principalement de l'oxydation de l'ammoniac présent dans l'eau ; ils peuvent également y pénétrer avec l'eau de pluie en raison de la réduction des nitrates dans le sol.

Les nitrates sont un produit de l’oxydation biochimique de l’ammoniac et des nitrites, ou ils peuvent être lessivés du sol.

Sulfure d'hydrogène

O au pH< 5 имеет вид H2S;

O à pH > 7 apparaît comme l'ion HS- ;

O à pH = 5:7 peut être à la fois sous forme de H2S et de HS-.

Eau. Ils pénètrent dans l'eau en raison du lessivage des roches sédimentaires, du lessivage du sol et parfois en raison de l'oxydation des sulfures et des produits de dégradation des protéines soufrées provenant des eaux usées. Une teneur élevée en sulfates dans l'eau peut provoquer des maladies du tube digestif, et une telle eau peut également provoquer la corrosion des structures en béton et en béton armé.

Gaz carbonique

Le sulfure d'hydrogène donne à l'eau une odeur désagréable, entraîne le développement de bactéries soufrées et provoque de la corrosion. Le sulfure d'hydrogène, présent majoritairement dans les eaux souterraines, peut être d'origine minérale, organique ou biologique, et sous forme de gaz dissous ou de sulfures. La forme sous laquelle apparaît le sulfure d'hydrogène dépend du pH de la réaction :

au pH< 5 имеет вид H2S;
à pH > 7, il apparaît comme un ion HS- ;
à pH = 5 : 7 peut être à la fois sous forme de H2S et de HS-.

Sulfates

Les sulfates (SO42-) – avec les chlorures, sont les types de contaminants les plus courants dans l’eau. Ils pénètrent dans l'eau en raison du lessivage des roches sédimentaires, du lessivage du sol et parfois en raison de l'oxydation des sulfures et des produits de dégradation des protéines soufrées provenant des eaux usées. Une teneur élevée en sulfates dans l'eau peut provoquer des maladies du tube digestif, et une telle eau peut également provoquer la corrosion des structures en béton et en béton armé.

Gaz carbonique

Dioxyde de carbone (CO2) – selon la réaction, le pH de l’eau peut prendre les formes suivantes :

pH< 4,0 – в основном, как газ CO2;
pH = 8,4 – principalement sous forme d’ion bicarbonate HCO3- ;
pH > 10,5 – principalement sous forme d’ion carbonate CO32-.

Le dioxyde de carbone corrosif est la portion de dioxyde de carbone libre (CO2) nécessaire pour empêcher la décomposition des hydrocarbures dissous dans l’eau. Il est très actif et provoque la corrosion des métaux. De plus, il entraîne la dissolution du carbonate de calcium CaCO3 dans les mortiers ou le béton et doit donc être éliminé des eaux destinées à la construction. Lors de l'évaluation de l'agressivité de l'eau, ainsi que de la concentration agressive de dioxyde de carbone, la teneur en sel de l'eau (salinité) doit également être prise en compte. Une eau ayant la même teneur en CO2 agressif est d’autant plus agressive que sa teneur en sel est élevée.

Oxygène dissous

L'oxygène pénètre dans une masse d'eau en le dissolvant au contact de l'air (absorption), ainsi qu'en raison de la photosynthèse par les plantes aquatiques. La teneur en oxygène dissous dépend de la température, de la pression atmosphérique, du degré de turbulisation de l'eau, de la salinité de l'eau, etc. Dans les eaux de surface, la teneur en oxygène dissous peut varier de 0 à 14 mg/l. Il n'y a pratiquement pas d'oxygène dans l'eau artésienne.

La teneur relative en oxygène dans l'eau, exprimée en pourcentage de sa teneur normale, est appelée degré de saturation en oxygène. Ce paramètre dépend de la température de l'eau, de la pression atmosphérique et du niveau de salinité. Calculé à l'aide de la formule : M = (ax0,1308x100)/NxP, où

M – degré de saturation de l'eau en oxygène, % ;

A – concentration en oxygène, mg/dm3 ;

P – pression atmosphérique dans une zone donnée, MPa.

N est la concentration normale d'oxygène à une température donnée et une pression totale de 0,101308 MPa, indiquée dans le tableau suivant :

Solubilité de l'oxygène en fonction de la température de l'eau

Température de l'eau, °C

Oxydabilité

L'oxydabilité est un indicateur caractérisant la teneur en substances organiques et minérales de l'eau oxydées par un agent oxydant puissant. L'oxydabilité est exprimée en mgO2 nécessaire à l'oxydation de ces substances contenues dans 1 dm3 d'eau testée.

Il existe plusieurs types d'oxydation de l'eau : le permanganate (1 mg de KMnO4 correspond à 0,25 mg d'O2), le dichromate, l'iodate, le cérium. Le degré d'oxydation le plus élevé est obtenu par les méthodes au dichromate et à l'iodate. Dans la pratique du traitement de l'eau, l'oxydation du permanganate est déterminée pour les eaux naturelles légèrement polluées et, dans les eaux plus polluées, en règle générale, l'oxydation du bichromate (également appelée DCO - demande chimique en oxygène). L'oxydabilité est un paramètre complexe très pratique qui permet d'évaluer la contamination globale de l'eau par des substances organiques. Les substances organiques présentes dans l’eau sont de nature et de propriétés chimiques très diverses. Leur composition se forme à la fois sous l'influence de processus biochimiques se produisant dans le réservoir et en raison de l'afflux d'eaux de surface et souterraines, des précipitations atmosphériques, des eaux usées industrielles et domestiques. Le degré d’oxydabilité des eaux naturelles peut varier considérablement, allant de fractions de milligrammes à des dizaines de milligrammes d’O2 par litre d’eau.

Les eaux de surface ont une oxydabilité plus élevée, ce qui signifie qu'elles contiennent des concentrations élevées de substances organiques par rapport aux eaux souterraines. Ainsi, les rivières et les lacs de montagne se caractérisent par une oxydabilité de 2 à 3 mg d'O2/dm3, les rivières de plaine de 5 à 12 mg d'O2/dm3, les rivières alimentées par des marécages de plusieurs dizaines de milligrammes pour 1 dm3.

Les eaux souterraines ont, en moyenne, une oxydabilité allant de centièmes à dixièmes de milligramme d'O2/dm3 (les exceptions incluent l'eau des zones de gisements de pétrole et de gaz, les tourbières, les zones fortement marécageuses et les eaux souterraines de la partie nord du pays). La fédération Russe).

Conductivité électrique

La conductivité électrique est une expression numérique de la capacité d'une solution aqueuse à conduire le courant électrique. La conductivité électrique de l’eau naturelle dépend principalement du degré de minéralisation (concentration en sels minéraux dissous) et de la température. Grâce à cette dépendance, la valeur de la conductivité électrique peut être utilisée pour juger de la minéralisation de l'eau avec un certain degré d'erreur. Ce principe de mesure est notamment utilisé dans des instruments assez courants pour la mesure opérationnelle de la teneur en sel total (appelés compteurs TDS).

Le fait est que les eaux naturelles sont des solutions de mélanges d’électrolytes forts et faibles. La partie minérale de l’eau est principalement constituée d’ions sodium (Na+), potassium (K+), calcium (Ca2+), chlore (Cl–), sulfate (SO42–) et hydrogénocarbonate (HCO3–).

Ces ions déterminent principalement la conductivité électrique des eaux naturelles. La présence d'autres ions, par exemple fer ferrique et divalent (Fe3+ et Fe2+), manganèse (Mn2+), aluminium (Al3+), nitrate (NO3–), HPO4–, H2PO4–, etc. n'a pas un effet aussi fort sur la conductivité électrique (à condition, bien entendu, que ces ions ne soient pas contenus dans l'eau en quantités significatives, comme cela peut par exemple être le cas dans les eaux usées industrielles ou domestiques). Des erreurs de mesure surviennent en raison de la conductivité électrique spécifique inégale des solutions de divers sels, ainsi qu'en raison d'une augmentation de la conductivité électrique avec l'augmentation de la température. Cependant, le niveau technologique moderne permet de minimiser ces erreurs, grâce à des dépendances précalculées et stockées.

La conductivité électrique n'est pas normalisée, mais une valeur de 2000 µS/cm correspond environ à une minéralisation totale de 1000 mg/l.

Potentiel redox (potentiel redox, Eh)

Le potentiel d'oxydo-réduction (une mesure de l'activité chimique) Eh, ainsi que le pH, la température et la teneur en sel de l'eau, caractérisent l'état de stabilité de l'eau. Ce potentiel doit notamment être pris en compte lors de la détermination de la stabilité du fer dans l’eau. Eh dans les eaux naturelles varie principalement de -0,5 à +0,7 V, mais dans certaines zones profondes de la croûte terrestre, il peut atteindre des valeurs de moins 0,6 V (eaux chaudes sulfurées d'hydrogène) et +1,2 V (eaux surchauffées du volcanisme moderne). .

Les eaux souterraines sont classées :

Eh > +(0,1–1,15) V – environnement oxydant ; l'eau contient de l'oxygène dissous, Fe3+, Cu2+, Pb2+, Mo2+, etc.
Eh – 0,0 à +0,1 V – environnement redox transitionnel, caractérisé par un régime géochimique instable et une teneur variable en oxygène et sulfure d'hydrogène, ainsi qu'une faible oxydation et une faible réduction de divers métaux ;
Eh< 0,0 – восстановительная среда; в воде присутствуют сероводород и металлы Fe2+, Mn2+, Mo2+ и др.

Connaissant les valeurs de pH et Eh, à l'aide du diagramme de Pourbaix, il est possible d'établir les conditions d'existence des composés et éléments Fe2+, Fe3+, Fe(OH)2, Fe(OH)3, FeCO3, FeS, (FeOH)2+ .

L'essence de la méthode. La méthode de détermination de l'alcalinité totale de l'eau est basée sur le principe de la formation de sels neutres lors de l'interaction de l'acide avec des hydrates, des bicarbonates et des carbonates d'alcalis et de métaux alcalins, ainsi que sur la propriété de divers indicateurs de changer de couleur en fonction sur la valeur du pH.

Compte tenu de ces propriétés, l'échantillon d'eau étudié est titré avec une solution d'acide chlorhydrique ou sulfurique de la concentration requise en présence des indicateurs phénolphtaléine et méthylorange.

Réactifs utilisés :

solution décinormale (0,1 N) d'acide chlorhydrique ou sulfurique ;

Solution alcoolique à 1 % de phénolphtaléine pour déterminer l'alcalinité des hydrates et des carbonates ;

Une solution à 0,1 % de méthylorange, qui sert d'indicateur pour déterminer l'alcalinité des carbonates et des bicarbonates.

Préparation des échantillons d'eau. Lors du titrage de l'eau, l'acide interagit à la fois avec les alcalis et les substances qui peuvent être en suspension dans l'eau et qui ne déterminent pas l'alcalinité de l'eau. Pour réduire la consommation d'acide pour des réactions inutiles et assurer la détermination correcte de l'alcalinité, l'échantillon analysé est refroidi à 20°C, s'il était chaud, et passé à travers un filtre en papier.

Procédure d'analyse. Ajouter 2 à 3 gouttes de phénolphtaléine à 100 ml d'échantillon d'eau préparé en conséquence pour le titrage.

Lors de la coloration, l'échantillon est titré avec une solution d'acide chlorhydrique ou sulfurique de normalité appropriée (0,1 N ou 0,01 N) jusqu'à disparition de la couleur. Le titrage est effectué lentement, en mélangeant soigneusement l'échantillon d'eau.

Quantité 0,1 n. ou 0,01 n. la solution d'acide chlorhydrique ou sulfurique utilisée pour le titrage avec la phénolphtaléine est enregistrée avec la marque « ff ». Si aucune coloration ne se produit lors de l’ajout de phénolphtaléine, cela signifie qu’il n’y a pas d’alcalinité hydratée et carbonée dans l’eau. Dans ce cas, il n'est pas nécessaire de titrer les échantillons d'eau avec une solution acide, car il n'y a pas d'alcalinité pour la phénolphtaléine.

Après cela, 2 à 3 gouttes de méthylorange sont ajoutées au même échantillon et titrées avec 0,1 N. ou 0,01 n. solution acide jusqu'à ce que la couleur de l'échantillon passe du jaune à l'orange. La quantité de solution acide utilisée pour le titrage avec le méthylorange est enregistrée avec la marque « MO ».

Pour calculer l'alcalinité totale de l'eau, prenez la consommation totale d'acide utilisée pour le titrage avec la phénolphtaléine et le méthylorange.

Calcul des résultats d'analyse. Le calcul des résultats d'analyse est basé sur le fait que chaque 1 ml d'une solution normale d'acide chlorhydrique ou sulfurique est titré avec 1 mEq d'alcalinité. Ainsi, 1 ml de solution décinornale (0,1 N) d'acide chlorhydrique titre à 0,1 mg x éq. alcalinité, et 1 ml de solution centinormale (0,01 N) titre à 0,01 mEq d'alcalinité.

Par conséquent, l’alcalinité totale de l’eau

où A est l'alcalinité totale de l'eau, mEq/kg ;

1000 - recalcul des résultats d'analyse pour 1 litre d'eau ;

K est le coefficient de normalité de la solution acide ;

B - consommation totale d'acide pour le titrage, ml ;

100 - volume d'échantillon d'eau prélevé pour analyse, ml.

Lors du titrage de 100 ml d'échantillon d'eau avec une solution d'acide décinormal (0,1 N), la formule est simplifiée :

Sh = B, mg×éq/kg.

Lors de l’utilisation d’une solution acide saitinormale (0,01 N) :

Sh = 0,1 B, mg×éq/kg.

Pour l’eau de condensation, l’alcalinité est généralement exprimée en équivalents microgrammes par litre (µg×eq/kg). Dans ce cas

Ø =Б 0,01 × 1000 × 1000/100

ou Sh = 100 B µg×eq/kg.

COMPILATION D'UN RAPPORT

Pour compléter le rapport, vous devez remplir le tableau. 3.

Tableau 3

Résultats du calcul

QUESTIONS DE CONTRÔLE

1. Quelle est la raison et dans quelles unités la dureté carbonatée est-elle mesurée ?

2. Quelle est la raison et dans quelles unités la dureté non carbonatée est-elle mesurée ?

3. Quelle est la dureté globale ?

4. Comment déterminer la classe de dureté de l’eau ?

5. Pourquoi la dureté carbonatée est-elle éliminée par ébullition ? Écrivez quelles réactions se produisent dans ce cas.

6. Comment la dureté de l’eau est-elle éliminée dans des conditions industrielles ?

7. Comment est déterminée la dureté carbonatée ?

8. Comment la dureté non carbonatée est-elle déterminée ?

9. Comment la dureté globale est-elle déterminée ?

10. Quelle est l'oxydabilité de l'eau et quelles en sont les causes, dans quelles unités est-elle mesurée ?

11. Comment est déterminée l’oxydabilité de l’eau ?

12. Quelle est l'alcalinité totale de l'eau, dans quelles unités est-elle mesurée ?

13. Comment l’alcalinité de l’eau est-elle déterminée ?

14. Qu'est-ce qu'un résidu sec, dans quelles unités est-il mesuré et comment est-il déterminé ?

La dureté de l'eau dépend de la présence de sels solubles de calcium et de magnésium. Il existe une dureté carbonatée (amovible) et une dureté permanente. La dureté carbonatée est due à la présence de bicarbonates de calcium et de magnésium Ca(HCO 3) 2 et Mg (HCO 3) 2 dans la solution. La dureté constante de l'eau est due à la présence d'autres sels de calcium et de magnésium solubles (sulfates) dans l'eau. La somme des duretés permanente et carbonatée constitue la dureté totale de l’eau. L'alcalinité générale de l'eau est due à la présence d'ions OH - , CO3 2 - , HCO3 - .

La détermination est basée sur le titrage d'une solution contenant NaOH et Na 2 CO 3 avec une solution standard d'acide chlorhydrique avec deux indicateurs - phénolphtaléine et méthylorange, appliqués séquentiellement. Lorsqu'une solution contenant ces substances est titrée avec de l'acide chlorhydrique en présence de phénolphtaléine, les réactions suivantes se produisent :

HCl + NaOH = NaCl + H 2 O

HCl + Na 2 CO 3 =NaCl + NaHCO 3

Par conséquent, tous les alcalis et carbonates sont titrés en bicarbonate à l'aide de phénolphtaléine, et la décoloration de la phénolphtaléine indique que les deux réactions sont complètement terminées et qu'au lieu des substances de départ, il y a du NaCl et du NaHCO 3 dans la solution. La solution incolore contenant ces produits de réaction est légèrement alcaline ; lors de l'ajout de méthylorange, elle devient jaune et si le titrage avec de l'acide est poursuivi, la réaction suivante se produira :

HCl + NaHCO 3 = NaCl+H 2 CO 3 = NaCl+CO 2 + H 2 O

Le bicarbonate est donc titré à l’aide de méthylorange. Le changement de couleur du jaune au rose indique que la réaction est terminée.

La différence de volumes d'acide chlorhydrique (V HCl m-o - V HCl ph) dépensés pour titrer le mélange avec de l'orange de méthyle et de la phénolphtaléine correspond à la moitié de la quantité de carbonate de sodium présente dans la solution. En doublant cette différence, on obtient un volume d'acide équivalent à la quantité de carbonate total. En soustrayant la différence indiquée du volume de V HCl ph utilisé pour titrer le mélange avec la phénolphtaléine, on obtient le volume d'acide équivalent à la quantité d'hydroxyde de sodium.

Dans la grande majorité des eaux naturelles, les ions HCO3 sont associés uniquement aux ions calcium et magnésium. Par conséquent, dans les cas où l’alcalinité de la phénolphtaléine est nulle, on peut supposer que l’alcalinité totale de l’eau est égale à sa dureté carbonatée.

L'ordre des travaux. 1. D'une solution totale de 100 ml d'eau d'essai, prélever 20 ml à l'aide d'une pipette ou d'un cylindre dans une fiole conique d'une capacité de 100 ml.

2. Ajoutez 2 à 3 gouttes de solution de phénolphtaléine et titrez rapidement avec de l'acide. Un titrage jusqu'à 12-15 ml est effectué rapidement en agitant la solution, et à la fin le titrant est ajouté goutte à goutte jusqu'à décoloration. Enregistrez la lecture sur la burette (V HCl f-f),

3. Ajoutez 2 gouttes de méthylorange dans le flacon et poursuivez le titrage jusqu'à ce que la couleur passe du jaune à l'orange. Faire une seconde lecture à la burette (V HCl m-o).

L'alcalinité de l'eau est déterminée par la présence de composés qui réagissent avec les acides forts. Il peut s'agir d'hydroxydes libres (dans les eaux usées industrielles) ou de sels formés d'acides faibles et de bases fortes (par exemple, hydrocarbonates, carbonates, silicates, sulfures, acétates de métaux alcalins). Alcalinité due à la présence d'hydroxydes solubles (ions IL -), appelée alcalinité hydratée.

Dans les eaux naturelles, l'alcalinité est généralement causée par les hydrocarbonates HCO 3 - (hydrocarbonate), dans les eaux alcalines, elle est également causée par les carbonates CO 3 2- (carbonate).

L'alcalinité de l'eau est caractérisée par la quantité d'acide nécessaire pour neutraliser 1 litre d'eau. Elle est exprimée en mEq/l.

Il existe une distinction entre l'alcalinité libre et totale de l'eau. Si le pH de l’eau testée est supérieur à 8,3, alors l’eau est considérée comme ayant une alcalinité libre. Sa valeur est déterminée par la quantité d'acide nécessaire pour neutraliser les composants d'alcalinité ( OH-, SiO 3 -2 . CO3-2 etc.) jusqu'à ce que le pH de l'eau d'essai atteigne 4,5 (ou par un changement de couleur de l'orange de méthyle). Si le pH de l’eau est inférieur à 4,5, alors l’alcalinité de l’eau est considérée comme nulle. On pense que les eaux ayant un pH<8,3, не содержат свободной щелочности.

La détermination de l'alcalinité de l'eau est effectuée immédiatement après le prélèvement ou au plus tard 24 heures, à condition que l'eau soit conservée dans un récipient fermé rempli d'un bouchon.

Les difficultés d'analyse et l'obtention de résultats inexacts peuvent être causées par la présence de substances en suspension, de dioxyde de carbone libre, de chlore et d'hypochlorites, des composés qui provoquent la couleur de l'eau. L'influence perturbatrice des substances en suspension est éliminée par filtration de l'eau. Les hypochlorites et le chlore libre provoquent une décoloration des indicateurs acido-basiques, ils sont donc préalablement réduits avec une solution 0,1 N de thiosulfate de sodium, prise en quantité équivalente. Parfois, une solution de peroxyde d’hydrogène à 3 % est utilisée pour éliminer les hypochlorites. La couleur de l'eau peut être réduite en la filtrant à travers une couche de charbon actif ou de résine échangeuse d'anions macroporeuse. Le dioxyde de carbone libre est éliminé en soufflant de l'air dans l'eau échantillonnée. Si dans l'eau, avec des bicarbonates, des hydrosilicates, des silicates, des hydrosulfites, des sulfures ou d'autres composés provoquant l'alcalinité de l'eau sont présents en quantités notables, alors pour calculer l'alcalinité du carbonate (bicarbonate), il est nécessaire de soustraire du résultat obtenu les données obtenues lorsque déterminer ces composantes (en mEq /l). Pour les eaux peu alcalines, pour obtenir un résultat plus précis (inférieur à 0,2 mEq/l), il est nécessaire d'utiliser des solutions 0,05 N d'acides (chlorhydrique ou sulfurique).

La détermination de l'alcalinité de l'eau peut être effectuée par la méthode de neutralisation volumétrique et électrométrique (par valeur du pH).